1、6.3 实验：传感器的应用1. (多选)下列说法正确的是()A应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力B电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件C应变片能把力学量物体形变转换为电学量电压D电子秤一般应用了应变式力传感器解析：电子秤的核心元件是应变片，由半导体材料组成，故B错误，A、C、D符合电子秤的原理和应用。答案：ACD2. 如图所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则()AA为低电平，LED发光BA为高电平，LED发光C无论A为高电平或低电平，LED均不发光D无论A为高电平或低电平，LED均发光解析：A为低电平时，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平
2、时，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B正确。答案：B3. (多选)下列哪些场合或技术涉及传感器的应用()A宾馆的自动门B工厂、电站的静电除尘C家用电饭锅的跳闸与保温 D光控开关解析：静电除尘利用的是电荷有吸引轻小物体的特性；宾馆的自动门、家用电饭锅、光控开关均用到了传感器，故应选A、C、D。答案：ACD4. 计算机键盘是由两片金属片组成的小电容器，该电容器的电容可用公式C计算，式中91012，S为金属片的正对面积，d表示两金属片的间距。当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号。设每个金属片的正对面积为50 mm2，键未按下时的金属
3、片的间距为0.6 mm。如果电容变化0.25 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下()A0.15 mm B0.25 mmC0.35 mm D0.45 mm解析：计算机键盘是一个电容传感器，由题意知它是靠改变两极板间距从而改变电容，得到相应的电信号。又因两极板间距减小，电容变大，设原间距为d0，按下键后间距为d时电子线路恰能检测出必要的信号，则根据C，CS()，得d m0.45103 m0.45 mm，所以键至少需被按下的距离为0.6 mm0.45 mm0.15 mm。答案：A5. 2014江苏高考(多选)如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线
4、圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UHk，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则()A霍尔元件前表面的电势低于后表面B若电源的正负极对调，电压表将反偏CIH与I成正比D电压表的示数与RL消耗的电功率成正比解析：导电物质为电子，由左手定则得电子受到洛伦兹力向后表面偏转，后表面电势低，选项A错误；若将电源的正负极对调，磁场和电子的运动方向同时反向，洛伦兹力的方向不变，电压表仍能正常偏转，选项B错误；电路是稳定电路，线圈中的电流和通
5、过霍尔元件的电流的比例不变，选项C正确；UHk，而B与I成正比，故UH正比于IHI，而RL的功率正比于I，IHI与I的比例不变，故UH正比于RL的功率，选项D正确。答案：CD6. 吉他以其独特的魅力吸引了众多音乐爱好者，电吉他与普通吉他不同的地方是它的每一根琴弦下面都安装了一种叫做“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，也是一种传感器。电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美的音乐声。如图是拾音器的结构示意图，多匝线圈置于永久磁铁与钢制的琴弦(电吉他不能使用尼龙弦)之间，当弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流。关于感应电流，以下说法正确的是()A琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是
6、恒定的B琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化、方向不变C琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变、方向变化D琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化解析：因为琴弦是来回振动的，由右手定则可以判定其感应电流的方向会变化，琴弦的振动速度大小也在不断改变，所以感应电流大小也是变化的，故D正确，A、B、C错误。答案：D7. 如图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q(a、b为大于零的常数)，其图象如图2所示，那么图3、图4中反映极板间场强大小E和
7、物体速率v随t变化的图线可能是()A和 B和C和 D和解析：平行板电容器间电压恒定，极板间场强E，故EQ，即E，故可能正确。极板间电荷量QUCU，与已知Q随时间的变化关系对比可知d与t成线性关系，即待测物体的运动为匀速运动，故可能正确。答案：C8. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某实验小组在升降机水平地板上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物。0t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示。则下列判断正确的是(
8、)At1t2时间内绝缘重物处于超重状态Bt3t4时间内绝缘重物处于失重状态C升降机开始时可能停在10楼，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼D升降机开始时可能停在1楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在10楼解析：t1t2时间内的电流比t1时刻之前的电流小，说明压敏电阻的阻值变大，所受压力减小，小于重物的重力，故重物的加速度应该是向下的，重物处于失重状态，A错误。t3t4时间内的电流比t1时刻之前的电流大，说明压敏电阻的阻值变小，所受压力增大，大于重物的重力，故重物的加速度应该是向上的，重物处于超重状态，B错误。在0t1，t2t3重物的加速度是零，t1t2重物的加
9、速度是向下的，t3t4重物的加速度是向上的，综合以上特点，C正确，D错误。答案：C9. 2014大同高二检测传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)。例如，热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器的线路图，问：(1)为了使温度过高时报警铃响，c应接在_(选填“a”或“b”)点；(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向_移动(选填“左”或“右”)；(3)如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调
10、节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是_。解析：本题的关键是对实验装置和实验过程的分析。(1)由图乙可知，整个装置主要由最左边由热敏电阻控制的电磁铁，中间的杠杆式开关及由单刀双掷开关和直流电源组成的报警器工作电路三部分组成，在温度过高时，热敏电阻的阻值减小，导致左侧电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，把中间的杠杆式开关吸向左边的a触点，故为了使温度过高时报警器铃响，事先应将开关c接在a处。(2)若使手动报警的温度提高些，就是要求热敏电阻在电阻更小时报警器才能工作，滑动变阻器实际接入电路的阻值应该大些，故应将滑动变
11、阻器的滑片P点向左移动。(3)如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都处于工作状态，主要原因只能是中间杠杆不能被电磁铁吸过去的缘故，通过对引起杠杆转动的顺、逆时针力矩分析，原因可能是电磁铁的磁性不足，弹簧的劲度系数太大等。答案：(1)a(2)左(3)弹簧劲度系数太大10. 如图所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的IU关系曲线图(1)在如图所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1250 .由热敏电阻的IU关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_V；电阻R2的阻值为_ 。(2)
12、举出一个可以应用热敏电阻的例子。解析：(1)流过电阻R1的电流为I1 A0.036 A36 mA，所以流过热敏电阻的电流为II总I1(7036) mA34 mA，从热敏电阻的伏安特性曲线可看出，当I34 mA时，对应的电压为U5.2 V。因此R2两端的电压为U2UU(95.2) V3.8 V所以R2U2/I2U2/I 111.8 (2)恒温箱、自动孵化器，热敏温度计等答案：(1)5.2111.8(2)恒温箱、自动孵化器、热敏温度计等112014重庆高考某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应。一正方形线圈套于中心磁极，
13、其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接。当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g。问：(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？(2)供电电流I是从C端还是从D端流入？求重物质量与电流的关系。(3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？解析：(1)感应电流从C端流出(2)外加电流从D端流入设线圈受到的安培力为FA由FAmg和FA2nBIL得mI(3)
14、设称量最大质量为m0由mI和PIR得m0。答案：(1)从C端流出(2)mI(3)12青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；当电流小于
15、50 mA时，3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA。(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图。光敏电阻R1，符号灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号保护电阻R2，符号电磁开关，符号蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干。(2)回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为200 ，励磁线圈允许加的最大电压为_ V，保护电阻R2的阻值范围为_ 。在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通。为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明。答：_。任意举出一个其他的电磁铁应用的例子。答：_。解析：(1)电路原理图如图所示。(1)UImaxR100103200 V20 V。保护电阻R2上的最大电流为100 mA，此时其两端电压为16 V，则对应的电阻R2 160 。电路中最小电流为50 mA，线圈两端电压U1IminR50103200 V10 V，则R2上的电压为36 V10 V26 V，R2 520 。故R2的阻值范围为160520 。答案：(1)见解析(2)20160520把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开电磁起重机